자동차용 센서⑤
공기 유량 센서 · 위치 검출 센서
지난 호에는 자동차용 센서 중 공기유량을 감지하는 센서에 대해 알아보았다. 이번 호에는 공기유량을 감지하는 센서 중 핫 와이어식 에어플로 센서에 대해 알아보고, 위치를 검출하는 센서에 대해 살펴본다. 위치 및 각도를 검출하는 센서는 센서출력 단에서 출력되는 신호에 따라 아날로그 식과 디지털 식으로 구분한다
김민복【현대·기아자동차 남부정비연수원】
핫 와이어(열선)식 에어플로 센서
<그림 1>과 <그림 2>는 핫 와이어(Hot Wire) 에어플로 센서의 외관과 열선의 설치위치를 나타낸 것이며 <그림 3>은 그 구조도를 나타낸 것이다.
이 방식은 전류에 의해 뜨겁게 달구어 지는 백금열선(핫 와이어)을 설치해 놓고 백금열선이 일정 온도가 되도록(약 100℃ 정도) 전류를 제어해 공기의 유량을 측정하는 방식이다. 뜨겁게 달구어진 백금열선에 흡입공기가 지나가면 백금열선은 당연히 온도가 내려가게 된다. 이때 온도의 저하는 흡입 공기량에 반비례한다.
즉, 공기의 유속이 빠르면 백금열선의 온도는 많이 내려가게 되고, 공기의 유속이 느려지면 백금열선의 온도가 올라가는 것을 검출해 전기신호로서 변환하는 센서다.
좀더 이해하기 쉽게 설명하면 가정에서 사용하는 헤어 드라이어를 예로 들 수 있다. 헤어드라이어는 내부에 히터(열선)가 있어서 전원을 공급하면 히터가 가열된다. 그 상태에서 헤어드라이어의 모터 팬을 돌려 더운 바람이 나오는 원리로 되어 있는 것이다. 하지만 내부에 히터(열선)가 벌겋게 달구어진 상태에서 모터의 회전속을 최대로 하면 달구어진 히터(열선)는 온도가 내려가 검게 변화하는 것과 같은 원리다. 즉, 공기의 유속에 의해 히터의 온도가 변화하는 것을 이용한 것이다.
이러한 핫 와이어 에어플로 센서는 <그림 3>과 같이 공기통로에 핫 와이어를 설치한 전류식 에어플로 센서가 있는 반면 <그림 4>와 같이 바이패스 통로에 핫 와이어를 설치한 분류식 에어플로 센서가 있다. 이러한 분류식 핫 와이어 에어플로 센서를 사용하는 목적은 흡입 때 발생하는 흡기의 맥동을 적게 하기 위한 것으로 주로 4기통 엔진에 많이 사용하고 있다.
☞ 핫 와이어 방식의 에어플로 센서를 사용하는 목적은 어떤 특정한 이유가 있나요?
핫 와이어 방식은, 흡입된 공기에 의해 핫 와이어로부터 빼앗은 열이 미저링 플레이트 방식의 에어플로 센서처럼 통과하는 공기의 체적 유량(㏄)에 의해 결정되지 않고 공기의 질량 유량(㎏)에 의해 결정된다. 그러므로 온도 및 압력변화에 의해 공기의 밀도가 변화해도 그 변화에 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.
☞ 제동등이나 미등램프가 단선되었을 때 감지하는 센서는 어떤 센서를 사용하나요?
단선을 감지하는 센서는 주로 <그림 5>와 같이 전류코일을 이용해 감지하고 있다. <그림 5>와 같은 회로에서 스위치(SW)가 닫히는 경우 제동등이 모두 정상이라면 전류코일에 흐르는 전류는 규정값이 흘러 자력선에 의해 리드 스위치는 닫히게 된다. 하지만 제동등 램프가 하나라도 단선이 되는 경우는 단선된 램프의 저항분 만큼 감소해 전류가 흐르게 되므로 자력선의 세기는 당연히 약해지게 된다. 따라서 리드 스위치는 열리게 되는 것이다. 즉 <그림 6>과 같은 회로에서 같은 값을 가진 저항 4개가 병렬로 연결되어 있다고 가정해 보자. 이때 정상 전류는 12A가 흐르게 되지만 만일 저항이 1개가 단선 되었다면 흐르는 전류는 9A로 감소해 흐르게 된다. 전류가 적게 흐르는 만큼 자력선은 약해져 리드 스위치의 OFF 신호를 ECU로 입력하는 구조로 되어 있는 것이다. 전압 보상코일은 전원전압의 변동을 일정분 보상하기 위해 연결된 일종의 보조 코일인 셈이다.
☞ 참조
설페이션(SULFATION) 현상
배
